新型马氏体耐热钢G115的高温组织演变研究

G115是钢研院与宝钢联合开发的应用于600～650℃的超超临界锅炉用管.将G115热挤压管在625℃、130 MPa应力条件下进行蠕变试验,并在蠕变的不同阶段分别取样进行微观组织观察.蠕变曲线表明,G115钢在该试验条件下进入稳态蠕变阶段后有较长时间稳态蠕变速率持续增加但并不发生断裂;扫描组织分析表明,随着蠕变试验的进行,组织中的马氏体板条未发生明显的退化,马氏体板条宽度增加;透射组织观察表明,随着蠕变的进行,M23C6和Laves相析出物增多长大,但尺寸长大并不明显,析出物主要在晶界处和马氏体板条处聚集对晶界进行强化.     

9CrMoWV耐热钢的高温持久蠕变性能及组织行为研究分析

为了表征9CrMoWV耐热钢在实际应用中的力学行为,对9CrMoWV钢在不同温度和应力条件下进行持久试验,并对持久试样进行OM、SEM、TEM观察,分析不同温度、应力和持久试验时间对9CrMoWV钢显微组织和宏观、微观断口的影响,同时统计Laves相的尺寸变化及其他第二相分布情况。结果表明,随着试验时间和温度的增加,断口韧窝尺寸增大,板条状马氏体回复程度增大,Laves相的尺寸变化明显,分布于晶界的M₂₃C₆与Laves相均发生不同程度聚集粗化,这是高温低应力区试样断裂的原因之一。     

P91铁素体耐热钢细晶热影响区蠕变过程中组织演化

高铬铁素体耐热钢存在的一个问题是其焊接试样的蠕变强度远低于母材,为了从组织演化角度分析其产生机制,对P91铁素体耐热钢焊接试样在600℃、100 MPa应力条件下进行了中断蠕变试验,利用扫描电镜与EBSD对蠕变过程中不同区域的微观组织进行观察,分别计算不同区域的核心平均取向差(KAM),结果表明:细晶热影响区的KAM值随着蠕变时间的增加发生显著降低,蠕变断裂后与试验前相比下降约25%,而母材的KAM值虽然有所降低,但幅度远小于细晶热影响区。经过2 000 h蠕变试验后,在细晶热影响区已经形成大量的蠕变孔洞,而相同试验条件下母材中则没有观察到蠕变孔洞。上述结果表明细晶热影响区的高温组织稳定性明显劣于母材,而引起其组织劣化的原因可能与碳化物的析出行为有关。     

P92钢的蠕变行为研究

在不同温度和压力条件下完成P92钢的蠕变及持久试验,采用SEM、TEM研究P92钢的强化机制及退化机制。持久试验外推强度同欧洲蠕变委员会公布的数据基本相同。Norton应力指数数值表明,高应力阶段的蠕变机制为位错蠕变。组织观察结果表明:P92钢的主要强化机制为位错强化及弥散强化,淬火得到的马氏体内部有高密度的位错,板条间的碳化物M23C6及弥散分布碳氮化物MX是P92钢热强性高的原因。随着位错密度的降低及析出相的粗化,P92钢的高温耐热性也降低。     

9％～12％Cr耐热钢在蠕变和时效过程中Z相的形成

蒸汽发电厂需要蠕变强度较高的高铬铁素体钢来提高热效率。为了提高高铬铁素体钢的抗蠕变能力，我们需要阻止其显微组织的变化，例如板条状马氏体组织的回复以及析出物的长大。特别是，高铬铁素体钢经过长期蠕变后其强度会由于显微组织的退化而突然降低。在长期蠕变实验过程中会出现新相，如Laves相和Z相。     

P92钢的蠕变损伤容许量系数及蠕变断裂机理

利用P92钢在595、610、640、670℃的高应力试验条件下的蠕变试验数据,得出其Norton应力指数,依据Norton应力指数的大小判定其蠕变机理为位错蠕变。同时结合1种新的蠕变变形及断裂模型,引入将蠕变损伤看作1个内在的阶段变量的蠕变损伤容许量系数,根据蠕变损伤容许量λ=2.94,判断其蠕变变形和断裂是位错运动控制的。微观组织的观察也表明,蠕变后的试样中位错密度大大降低,高密度位错是P92钢持久强度高的原因,伴随着位错密度的下降,P92钢持久强度降低直至断裂。     

9Cr马氏体耐热钢发展及其蠕变寿命预测

9Cr马氏体耐热钢是目前热电厂关键设备制造的主选钢种,其最大的特点是600℃左右高温服役条件下良好的持久强度,较好的抗腐蚀性能。本文主要阐述了9Cr马氏体耐热钢的发展及其研究的最新进展,从材料的组织结构、蠕变特性和蠕变寿命预测等多方面叙述了有关9Cr马氏体耐热钢的研究动态。     

利用纳米级析出物提高铁素体系耐热钢的强度

详细解析了蠕变断裂强度高的铁素体系耐热钢9％Cr-W钢（ASME SA-182，213，335，369Gr．92）及2．25％Cr-1％Mo-V钢（ASMESA-832 Gr．22V）细微析出的碳氮化物的析出位置、形态、长时间高温稳定性。其结果表明Gr．92钢中板条内析出物（Nb．V）（C．N）有助于延迟板条状组织的回复，从而提高蠕变强度；而Gr．22V钢中板条边界上的VC析出能抑制板条状组织的亚晶粒化，而且可作为支配蠕变强度的因素来加以说明。     

P91铁素体耐热钢细晶热影响区蠕变过程中组织演化

高铬铁素体耐热钢存在的一个问题是其焊接试样的蠕变强度远低于母材,为了从组织演化角度分析其产生机制,对P91铁素体耐热钢焊接试样在600℃、100 MPa应力条件下进行了中断蠕变试验,利用扫描电镜与EBSD对蠕变过程中不同区域的微观组织进行观察,分别计算不同区域的核心平均取向差(KAM),结果表明:细晶热影响区的KAM值随着蠕变时间的增加发生显著降低,蠕变断裂后与试验前相比下降约25%,而母材的KAM值虽然有所降低,但幅度远小于细晶热影响区。经过2 000 h蠕变试验后,在细晶热影响区已经形成大量的蠕变孔洞,而相同试验条件下母材中则没有观察到蠕变孔洞。上述结果表明细晶热影响区的高温组织稳定性明显劣于母材,而引起其组织劣化的原因可能与碳化物的析出行为有关。     

HT9钢的高温蠕变性能研究

以HT9钢为研究对象,进行了700和800℃不同应力水平下的拉伸蠕变试验,利用幂律关系拟合出应力指数n,利用M-G关系和修正M-G关系对蠕变数据进行拟合,并使用SEM、TEM和XRD观察了蠕变断裂后断口的微观组织以及研究其蠕变机理及损伤机制。结果表明,双对数坐标下,HT9钢的最小蠕变速率和蠕变断裂时间均与应力呈线性关系,满足M-G关系和修正M-G关系。应力指数n随着温度的升高而增大。蠕变过程中位错按照Orowan机制绕过第二相。断口具有明显的韧窝结构,部分出现第二相粒子粗化现象。HT9钢800℃蠕变过程中氧化现象比较明显,高温蠕变析出相主要是M23C6型化合物,且呈现出不同的形态,析出相大小差别显著。HT9钢的损伤机制有外截面积损失、材料微观组织劣化、环境损伤等,也可能存在内截面积损失。     

高温与应力耦合作用下Cr-Co-Mo-Ni齿轮轴承钢微观组织演变

 对热处理态的高温Cr-Co-Mo-Ni齿轮轴承试验钢在500℃下进行不同应力的持久试验,采用内插法得到500℃,500h的断裂强度为1022MPa;借助金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等仪器观察试验钢持久试验前后的微观组织变化。结果表明：500℃条件下,随着加载持久应力由1150MPa降低至950MPa,试验钢断裂时间由96.4h延长至845.8h,基体中碳化物平均尺寸由0.3μm长大到0.5μm以上,所占面积分数由1.65%上升至3.85%;随着持久应力的降低及断裂时间的延长,马氏体板条束发生剪切变形—碎化—重新排列的变形过程,位错密度呈下降趋势;持久断裂前后,试验钢基体中析出相均为M6C型碳化物。     

3W-3Co系新型铁素体叶片钢高温组织演变及其对性能的影响

对3W-3Co系新型铁素体叶片钢620℃持久试样微观组织进行了观察,研究了试验材料在高温蠕变过程中组织演变及其对性能的影响.结果表明,试验钢经1100℃ ×1 h油淬+720℃ ×2 h空冷后主要析出相为(Cr,W,Co)23C6、Nb(CN)和(W,Mo)3B2;在10000 h内随着高温蠕变时间的延长,(Cr,W,...     

新型马氏体耐热钢G115的蠕变性能研究

G115是钢铁研究总院与宝钢联合开发的应用于600~650℃的超超临界锅炉用管钢。对G115热挤压管在130MPa应力下,分别进行625、650和675℃的蠕变性能试验,通过不同温度下蠕变曲线对比,发现G115钢的持久蠕变性能对温度参数较为敏感,提高持久蠕变温度,导致蠕变试样的稳态蠕变速率大大增加;同时对在650和675℃下的持久蠕变断裂试样的金相组织进行分析,两个温度下断裂的两个持久蠕变试样的断裂机制主要是晶界蠕变孔洞的出现和晶内马氏体板条密度降低导致。     

30Cr1Mo1V钢的蠕变性能

在540℃和565℃下进行了30CrlMolV钢的蠕变试验。用θ函数法对蠕变试验数据进行了处理，给出了这两种温度下的持久强度公式，并将试验结果与文献[1]中30CrlMolV和30Cr2MoV转子钢在相应温度下的持久强度曲线进行了比较。试验结果表明，虽然565℃时30CrlMolV钢的持久强度比540℃时有较大幅度的下降，但仍然比30Cr2MoV转子钢在538℃下的持久强度高。因此，就持久强度方面而言，将30CrlMolV转子钢的使用温度提高到565℃是可行的。     

超超临界火电机组用T23钢的高温蠕变断裂行为

 通过研究和分析超超临界火电机组用T23钢持久试样的断口形貌及其在600℃高温蠕变过程中的组织演变,探讨了不同应力水平下T23钢的蠕变断裂机制。研究结果表明,T23钢在高应力条件下的蠕变断裂机制类似于常温下典型的韧性断裂,蠕变空洞主要形核于晶内的夹杂物处;而在低应力条件下的蠕变断裂机制表现为脆性沿晶断裂,蠕变空洞则主要形核于晶界第二相处。     

新型含铝奥氏体耐热钢中合金元素作用机制研究现状

为了提高火力发电站的发电效率,有效降低环境污染,需要提高发电机组的工作温度和工作压力。这就对结构用钢提出了更高的要求,令其不仅要在含水蒸气的环境下具有良好的抗腐蚀能力,还要满足高温环境对力学性能的要求。新型含铝奥氏体耐热钢(AFA钢)能在高温下形成连续、致密的Al₂O₃层,具有比Cr₂O₃层更好的保护作用;同时,AFA钢基体中会析出MC、Laves和L1₂-Ni₃Al等多种沉淀相,可有效提高抗蠕变性能,因此AFA钢有望用于火力发电站机组。分析了合金元素添加对AFA钢组织演变、析出相的影响规律,阐述了合金元素在抗蠕变和抗氧化方面的作用机制,并对未来AFA钢合金元素的调整方向作出展望。     

TiC和VC在低碳马氏体钢回火中的析出和粗化

 利用维氏硬度计、OM、TEM对在600 ℃回火不同时间后的钛、钒微合金化马氏体钢的维氏硬度、微观组织及钢中析出相随回火时间的演变进行了研究,并采用现有计算方法对马氏体钢中析出相的析出动力学进行了计算。结果表明：两钢在600 ℃回火,随回火时间的增加,其硬度变化均呈现先下降后升高再下降的规律,且在回火1 h后,两钢出现峰值硬度,且回火过程中钛钢的硬度均大于钒钢。分析认为,前期硬度下降是由于位错密度的降低所致,而当MC相析出时起到沉淀强化作用,引起硬度上升并出现峰值,而回火时间更长时,由于MC相粗化及基体回复导致硬度再次下降。钛钢中由于析出相粒子析出动力学比钒钢的快,而其粗化速率却低于钒钢中析出相,因此钛钢在回火过程中沉淀强化效果及对基体回复抑制的作用更为明显,故而其回火时比钒钢的硬度高。     

V和Nb对12％Cr铁索体钢微观组织和蠕变特性的影响

利用光学显微镜和透射电子显微镜以及光电子能谱分析方法,研究了元素V和Nb对12％Cr铁素体耐热钢的微观组织和析出相的形态和分布的影响.结果表明:添加V和Nb的铁素体钢具有更窄的马氏体板条组织;附于MX型碳氮化物生长的M23C6碳化物呈细小的针状或短棒状析出,而单独析出的M23 C6尺寸较大,呈椭圆形.这些组织上的优化和MX型碳氮化物的弥散析出有效抑制了回火马氏体组织的回复和再结晶,提高了铁素体钢的蠕变抗力.     

不同应变速率下DP980双相钢微观组织特征及变形机制

为了研究DP980双相钢在不同应变速率下的微观组织特征及变形机制。通过室温准静态拉伸(0.001、0.01和0.1 s^-1)和分离式霍普金森拉杆高应变速率拉伸实验(1 156、2 861和3721 s^-1)进行了力学性能评测。借助OM和SEM对变形断口附近的材料的显微组织微观形貌进行了系统表征和分析。结果表明：DP980双相钢的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率随着应变速率的提高而不断提升，表现出明显的塑性和强度的双增现象。不同应变速率下DP980双相钢的断裂方式均为韧性断裂，但在高应变速率下韧窝分布更为均匀，且大尺寸韧窝数量以及韧窝深度均大幅增加。在高应变速率下除了在铁素体和马氏体相界面发生脱粘现象外，马氏体基体内部出现了开裂现象，表明马氏体也参与了较大程度的变形。     

一种[001]取向镍基单晶高温合金蠕变特征

研究了一种[001]取向镍基单晶合金的蠕变特征和变形期间的微观组织结构.结果表明:在低温高应力和高温低应力条件下,合金具有较长的蠕变寿命和较低的稳态蠕变速率;在700℃,720MPa条件下,透射电镜(TEM)观察显示蠕变期间的变形特征是1/2110位错在基体中运动,发生反应形成1/3112超肖克利(Shockley)不全位错,切入γ′相后产生层错.在900℃,450MPa条件下,没有出现蠕变初始阶段,γ′相从立方体形态演化成筏形;在加速蠕变阶段,多系滑移开动,大量位错剪切γ′相是变形的主要机制.在1070℃,150MPa条件下,γ′相逐渐转变成筏形组织,并在γ/γ′界面处形成致密的六边形位错网,位错网可以阻止位错切入γ′相,提高蠕变抗力;在蠕变后期,位错以位错对形式切入γ′相,是合金变形的主要方式.